Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de la artroplastia total de cadera

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(1)Universidad Central Marta Abreu de Las Villas Facultad Matemática, Física y Computación Licenciatura en Ciencias de la Computación. Título: Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de La Artroplastia Total de Cadera. Autor: Eber García Rojo Tutor: Miguel Ángel Martínez. Consultante: Dr. Francisco Urbay Ceballos Especialista 2do grado ortopedia y traumatología.. Centro de Estudios de Informática.

(2) 2010. Hacemos constar que el presente Trabajo de Diploma ha sido realizado en la facultad de Matemática, Física y Computación de La Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) como parte de la culminación de los estudios de Licenciatura en Ciencia de la Computación, autorizando a que el mismo sea utilizado por la institución para los fines que estime conveniente, tanto de forma total como parcial.. ______________________________ Firma del Autor. Los abajo firmantes, certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y que el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. _________________________. ___________________________. Firma del Tutor. Firma del Tutor. ________________________ Jefe del Seminario de.

(3) Programación.

(4) Dedicatoria. El presente trabajo se lo dedico en primer lugar a mi familia, que vivieron junto a mi cada momento, triste o alegre, sin perder jamás la fe en mi, a mis compañeros de estudios que nunca dudaron en apoyarme aun cuando todo parecía perdido. Muchas son las personas que a lo largo de esto años demostraron su aprecio y cariño, dándome fuerzas y razones para seguir adelante..

(5) Agradecimientos. En primer lugar desearía expresarle mis agradecimientos a mi tutor el Dr. Miguel Ángel Martínez por la confianza depositada en mi persona y el apoyo brindado. Al Dr. Francisco Urbay Ceballos por toda su ayuda, también a los trabajadores del Hospital Arnaldo Milian en especial a los trabajadores del departamento de Rayos X. También al Dr. Tauada por la asesoría dada para la compresión del lenguaje Matlab. A mi compañeros, en especial a los del cuarto 321, por el apoyo logístico..

(6) Pensamiento. El individuo ha luchado siempre para no ser absorbido por la tribu. Si lo intentas, a menudo estarás solo, y a veces asustado. Pero ningún precio es demasiado alto por el privilegio de ser uno mismo. Friedrich Wilhelm Nietzsche..

(7) Resumen. Resumen Este software es capaz de importar las imágenes radiográficas digitalizadas en distintos formatos, jpg, png, bmp, tiff y realizar sobre ellas mediciones (distancias entre puntos, de un punto a una recta, ángulos) que permitirán determinar entidades geométricas de interés para los cirujanos tales como la línea biisquiática, longitud de miembros inferiores, la línea en U, la línea de Koller, el índice acetabular, el centro de rotación de la cabeza femoral , el diámetro del cótilo, el eje diafisario, el centro de rotación del fémur, la longitud de voladizo femoral, etc. Permite al equipo de cirujanos tomar la decisión sobre que implante seleccionar y en qué posición deberá ir para lograr lo mejor posible restaurar la biomecánica de la cadera, pondrá determinar también la línea de corte a la hora de retirar la cabeza femoral. Además permite exporta las imágenes con el análisis realizado en varios formatos, jpg, bmp, png, para su posterior interpretación. Tiene también la posibilidad de generar un reporte con los datos de las mediciones cuantitativas realizadas en el análisis preoperatorio. Todas estas entidades son visualizadas a medida que se van realizando. Esto le confiere al software, un interés para la docencia médica..

(8) Abstract.

(9) Indice. Contenido Introducción..................................................................................................................................... 14 Capítulo 1 Marco Teórico .................................................................................................................. 16 1.1 El lenguaje Matlab ............................................................................................................... 16 1.2 Generalidades ..................................................................................................................... 16 1.3 Variables ............................................................................................................................. 17 1.4 Gráficos disponibles ............................................................................................................. 17 1.5 Herramientas proporcionadas por Matlab............................................................................. 18 1.6 Image Acquisition Toolbox.................................................................................................... 18 1.7 Image Processing Toolbox .................................................................................................... 18 1.8 Segmentación de imágenes .................................................................................................. 18 1.9 La artroplastia total de cadera. ............................................................................................. 19 1.10 Mediciones necesarias en el análisis preoperatorio para la artroplastia total de cadera. ........ 21 1.11 Funciones matemáticas para realizar estas mediciones. ....................................................... 21 Capítulo2 Implementación y desarrollo. ............................................................................................. 22 2.1 Introducción........................................................................................................................ 22 2.2 Antecedentes Del Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de La Artroplastia Total de Cadera......................................................................................................................... 22 2.3 Características del Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de La Artroplastia Total de Cadera......................................................................................................................... 22 2.4 Análisis de requisitos no funcionales para la nueva herramienta............................................. 23 2.5 Modelo general de casos de uso del sistema ......................................................................... 24 2.6 Casos de usos más importantes ............................................................................................ 29 2.6.1 Caso de uso “Cargar_Imagen”............................................................................................ 29 2.6.2 Caso de uso “Realizar_Mediciones”.................................................................................... 29.

(10) Índice. 2.6.3 Caso de uso ‘’Calcular_Longitud’’ ....................................................................................... 30 2.6.4 Caso de uso “Guardar_Imagen” ......................................................................................... 30 2.6.5 Caso de uso “Importar_Implante” ...................................................................................... 30 2.6.6 Caso de uso “Exportar”...................................................................................................... 31 2.6.7 Caso de uso “Exportar_Reporte”........................................................................................ 31 2.7 Diseño de la interfaz visual. .................................................................................................. 31 2.8 Implementación de de las principales funcionalidades del software........................................ 33 2.8.1 Implementación de la opción abrir..................................................................................... 33 2.8.2 Implementación de las opciones relacionadas con las mediciones ....................................... 37 2.8.2.1 Implementación de algunas de las mediciones relacionadas con fémur. ............................ 38 2.8.2.1.1 Eje diafisiario............................................................................................................... 38 2.8.2.1.2 Trocante menor........................................................................................................... 40 2.8.3 Implementación de la opción Guarda. ................................................................................ 42 2.8.4 Implementación de la opción Traslación. ............................................................................ 43 2.8.5 Implementación de la opción Giro...................................................................................... 45 2.9 Principales dificultades encontradas a la hora implementar la aplicación. ............................... 45 2.10 Limitaciones de la aplicación para el usuario........................................................................ 45 Capítulo3 Manual de usuario. ........................................................................................................... 47 3.1 Introducción........................................................................................................................ 47 3.2 Menú Archivo...................................................................................................................... 48 3.2.1 Abrir................................................................................................................................. 51 3.2.2 Guardar ............................................................................................................................ 52 3.2.3 Importar _Implante ........................................................................................................... 53 3.2.4 Exportar ........................................................................................................................... 54 3.2.4.1 Imagen .......................................................................................................................... 55.

(11) Índice. 3.2.4.2 Reporte ......................................................................................................................... 56 3.3 Menú Ver ............................................................................................................................ 56 3.3.1 Translación ....................................................................................................................... 57 3.3.2 Girar................................................................................................................................. 58 3.3.3 Coeficiente_Pierchon ........................................................................................................ 59 3.4 Menú Herramienta .............................................................................................................. 60 3.4.1 Angulo.............................................................................................................................. 61 3.4.2 Distancia_ptos .................................................................................................................. 62 3.4.3 Escalado ........................................................................................................................... 63 3.4.3.1 Escalado_Manual ........................................................................................................... 63 3.4.3.2 Introducir_Escala............................................................................................................ 64 3.5 Menú Mediciones ................................................................................................................ 65 3.5.1 Log_Miembro_Inferior ...................................................................................................... 66 3.5.1.1 Linea_Biisquiatica........................................................................................................... 66 3.5.1.2 Distancia_T_Menor ........................................................................................................ 67 3.5.2 Cotilo ............................................................................................................................... 68 3.5.2.1 Linea_U ......................................................................................................................... 68 3.5.2.1.1 Ptos_U ........................................................................................................................ 68 3.5.2.2 Linea_Koller ................................................................................................................... 69 3.5.2.3 Indice_Acetabular .......................................................................................................... 70 3.5.2.3.1 Ptos_BSEAH ................................................................................................................ 70 3.5.2.4 Diametro_Cotilo............................................................................................................. 71 3.5.2.4.1 Izquierdo..................................................................................................................... 71 3.5.2.4.2 Derecho ...................................................................................................................... 73 3.5.2.5 Centro_ Rotación ........................................................................................................... 73.

(12) Índice. 3.5.2.5.1 C_R_Pelvis_Izquierdo................................................................................................... 73 3.5.2.5.2 C_R_Pelvis_Derecho .................................................................................................... 74 3.5.3 Fémur .............................................................................................................................. 74 3.5.3.1 Eje_Diafisario................................................................................................................. 75 3.5.3.2 Centro_R_Femur............................................................................................................ 76 3.5.3.2.1 Istmo_Cuello............................................................................................................... 76 3.5.3.2.1.1 Istmo_Izquierdo ....................................................................................................... 76 3.5.3.2.1.2 Istmo_Derecho......................................................................................................... 77 3.5.3.2.2 Trocante_M1 .............................................................................................................. 77 3.5.3.2.3 Trocante_m1 .............................................................................................................. 78 3.5.3.2.4 C_R_F_Izquierdo ......................................................................................................... 79 3.5.3.2.4.1 Pto_Cotical_Medial_Izq ............................................................................................ 79 3.5.3.2.4.2 Pto_Silla_Montar_Izq................................................................................................ 80 3.5.3.2.5 C_R_F_Derecho........................................................................................................... 81 3.5.3.2.5.1 Pto_Cotical_Medial_Der ........................................................................................... 81 3.5.3.2.5.2 Pto_Silla_Montar_Der.............................................................................................. 81 3.5.3.3 Voladizo_Femoral .......................................................................................................... 81 3.5.3.3.1 BSC_May_Izquierdo..................................................................................................... 82 3.5.3.3.2 BSC_May_Derecho ..................................................................................................... 83 3.5.4 Pierchon........................................................................................................................... 83 3.5.4.1 Recta_a_A ..................................................................................................................... 83 3.5.4.2 Recta_b_B ..................................................................................................................... 84 3.6 Menú Ayuda........................................................................................................................ 85 3.7 Requisitos para el funcionamiento del software..................................................................... 86 3.8 Resumen del manual de usuario. ......................................................................................... 86.

(13) Índice. Conclusiones .................................................................................................................................... 87 Recomendaciones ............................................................................................................................ 88 Bibliografía....................................................................................................................................... 89 Anexos................................................................................................... Error! Bookmark not defined..

(14) Introducción. Introducción. El software a desarrollar servirá de apoyo para los casos en que se necesiten realizar una artroplastia total de cadera. La artroplastia total de cadera es el procedimiento reconstructivo de la articulación coxofemoral realizado con mas frecuencia en los adultos, para ello se realiza previo a la operación un análisis preoperatorio, que cuenta de un conjunto de mediciones. En Cuba los cirujanos ortopédicos no cuentan con una herramienta automatizada o semi-automatizada, que les permita realizar dichas mediciones, como tampoco pueden seleccionar el implante adecuado para cada caso, por lo que deben acudir a su experiencia durante el análisis preoperatorio. Todo esto afecta la efectividad del procedimiento y la durabilidad del implante colocado.. Objetivo general Desarrollar una aplicación informática (software), que le permita a un cirujano ortopédico realizar el análisis necesario en el proceso preoperatorio, con el objetivo restaurar la biomecánica de la cadera. Esta debe tener la posibilidad de obtener datos validos para los dos procesos el preoperatorio y el postoperatorio que le permitan al cirujano juzgar el estado actual del paciente.. Objetivos específicos 1.. Establecer la herramienta de desarrollo de la aplicación y los métodos para realizar las mediciones anatómicas.. 2.. Realizar el análisis y diseño del sistema.. 3.. Desarrollar la implementación del sistema con una adecuada interfaz visual..

(15) Introduccion. Justificación de la investigación. La posibilidad de realizar un análisis preoperatorio a los cirujanos ortopédicos, les dará un conjunto de información que solo le es posible obtener en el proceso operatorio. Una mala planificación, que lleve consigo la incorrecta elección del implante o corte de la cabeza femoral traerá como consecuencia que la operación pasado un tiempo deba volver a repetirse. Permitiría a los ortopédicos hacer un análisis comparativo con casos anteriores. También podrán seguir el proceso evolutivo del padecimiento como tal. En un futuro pudiese entenderse esta aplicación a otras ramas de la medicinas con la futura implementación de nuevas herramientas acorde a las necesidades específicas de cada rama de la medicina.. Viabilidad de la investigación. El software que utilizaremos Matlab7.4a posee un conjunto de funcionalidades que permite el procesamiento de imágenes; de diferentes formatos como pueden ser PNG, JPG, BMP; su transformación y visualización. Las imágenes las trata como una matriz por lo que resulta muy efectivo para el trabajo como con recta y representación sobre la imagen. Además nos brinda un conjunto de funciones para la realización de las mediciones que se necesitan, distancia, ángulo, etc..

(16) Capítulo 1. Capítulo 1 Marco Teórico 1.1 El lenguaje Matlab Matlab es una herramienta de software ideal para el tratamiento digital de señales. Su nombre tiene su origen a partir de Matrix Laboratory. El Matlab es un lenguaje de programación estructurado escrito inicialmente por el Dr.Cleve Moler, científico en Jefe en The Mathworks, Inc. La primera versión salió a luz a finales de los años 70 para su uso en cursos de teoría de matrices, algebra lineal y análisis numérico. De lo que se puede deducir que Matlab es en sí un software matricial, donde el elemento de información básico es la matriz.. 1.2 Generalidades Matlab incorpora la mayoría de sus funciones en archivos propios del programa, aunque otras pueden ser implementadas a partir de las anteriores y se almacenan en archivos con extensión .m(Part-Enander et al., 1996). Estos archivos .m se pueden almacenar en de dos formas como scripts y funciones. Los scripts son órdenes utilizadas en la línea de comando. Su contraparte las funciones permiten tener comandos internos además reciben parámetros de entrada y generan una salida. Tiene gran capacidad de expansión pues permite al usuario definir sus propias funciones. Permite la integración de la computación matemática con funciones de visualización gracias a lo cual es un lenguaje de gran eficacia, aunque algo limitado en el aspecto visual, lo que es compensado por la facilidades que brinda a la hora de procesar imágenes. Su arquitectura abierta facilita el uso de Matlab y de sus componentes para explorar datos y crear herramientas, a las ves que permite la obtención rápida de información de estructuras tales como una imagen, también de imágenes dicom muy común en la esfera medica. Trabajo con matrices.

(17) Capítulo 1. Las matrices se escriben de manera similar a los vectores Ejemplo: una matriz de 2x3 se define de la siguiente forma. >>matriz= [1 2 3; 4 5 6]; %% lo que da como resultado matriz = 1 2 3 456. 1.3 Variables Una variable es un nombre que se da a una entidad, pudiendo tener como valor diferentes tipos de datos. Lo novedoso y útil es que a lo largo de una sesión de Matlab o incluso durante la ejecución de un programa el valor o incluso el tipo de entidad de la variable pueden cambiar(Part-Enander et al., 1996). También distingue minúscula de mayúsculas pudiendo tener hasta 19 caracteres comenzando por una letra.. 1.4 Gráficos disponibles Matlab dispone de gráficos especializados para la representación lineal en 2D o 3D de datos básicos, diagramas de contorno etiquetado y GUIDES interactivas. Algunas funciones graficas especializadas  Representación en 2D y 3D como líneas, funciones, mallas, superficies, etc.  Admisión de datos triangulados y cuadriculados  Visualización de volúmenes para ver datos escalares y vectoriales  Edición y comentarios para gráficos interactivos  Representación de datos como barra, sectores troncos, cinta  Procesamiento de imágenes  Control interactivo y por programa de líneas, figuras, imágenes  Importación de formatos de archivos gráficos corrientes, como EPS, TIFF, JPEG, PNG ,HDF, AVI y PCX.

(18) Capítulo 1.  Impresión de gráficos y exportación a otras aplicaciones, como Word y PowerPoint, en una gran variedad de formatos corrientes para compartir sus resultados con sus colegas.. 1.5 Herramientas proporcionadas por Matlab Matlab brinda una conjunto de herramientas para la visualización de datos escalares y vectoriales en 2D y 3D. Las herramientas más importantes que usaremos del Matlab serán el Image Acquisition Toolbox e Image Processing Toolbox.. 1.6 Image Acquisition Toolbox Contiene las funciones relacionadas con la adquisición de datos de una estructura dada como puede ser una casilla edit o axes para obtener la imagen que está en esos momentos. Permite la captura de fragmentos de videos.. 1.7 Image Processing Toolbox Posee todas las herramientas relacionadas con el procesamiento de imágenes. Es el encargado de la lectura o escritura de imágenes, así como su transformación en una matriz. Casi todas las herramientas para graficar sobre una imagen u obtener información de esta, están presente Ejemplo: line, getline, getimage, etc. Además están todas las funciones necesarias para la segmentación de la imagen.. 1.8 Segmentación de imágenes El Matlab posee las funciones necesarias para la segmentación de la imagen, permitiendo llevar una imagen RGB a una imagen que solo tenga valores en la escala de grises.(Gonzalez et al., 1993). Lo que es fundamental para determinar la región definida por la moneda. Las técnicas de segmentación dependen del propósito que se pretende lograr (Gonzalez et al., 1993). La posibilidad de determinar contorno de un área en específico es una de sus factores más importantes a la hora de segmentar una región de interés(Jain, 1989). Matlab permite a partir de un valor en la escala de grises obtener.

(19) Capítulo 1. información de la imagen que cumple con ese valor (Sonka, 1998). Permitiendo determinar qué forma define permitiendo bordear la región y que área posee o cual es la mayor distancia que define esa región(Russ, 1995).. 1.9 La artroplastia total de cadera. A comienzo del siglo XX se hizo popular el empleo de materiales biológicos e inorgánicos, las superficies articulares deformadas o anquilosadas era contorneadas y se insertaba una capa de interposición para remodelar la articulación y permitir el movimiento. Los injertos de fascia lata y los tejidos blando periarticulares se mucho en Estados Unidos y Europa. Pero los resultados seguían siendo impredecibles, con dolor residual y rigidez como causas principales de fracaso. En 1923, Smith-Petersen introdujo el concepto de artroplastia de molde como una arlernatica para la membrana de interposición. El procedimiento pretendía restaurar las superficies. articulares. congruentes. mediante. exposición del hueso. esponjoso. sangrante de la cabeza femoral y el acetábulo, con metaplastia subsiguiente del coágulo de fibrina hasta convertirse en fibrocartílago bajo la influencia del movimiento suave, para ello se utilizaron diferentes materiales como el vidrio, la viscaloide un derivado del celuloide, la baquelita, pero estos eran demasiados frágiles o provocaban reacciones del organismo. En 1937 se dispuso del vitalio lo alargo la vida útil de los implantes. Los hermanos Judet usaron una prótesis de cabeza femoral acrílica termofraguada, pero la fragmentación del material con el desgaste resultante condujo a reacción tisular intensa, incluyen destrucción ósea. Unos de los principales avances fue la introducción del cemento acrílico por Charnley de fraguado en frio para la fijación de los componentes. El continuo estudio de la artroplastia llevo a mejoras en el diseño de los vástagos y a una mejor utilización del cemento, también se determinaron los principales factores que afectaban los resultados, el aflojamiento de los implantes el desgates de algunas estructuras..

(20) Capítulo 1. A continuación mostraremos algunos de los pasos en la evolución de la artroplastia total de cadera. A: cuando el paciente tenía 33 años se le inserto una prótesis acrílica de Judet por artritis degenerativa. B: se retiro la prótesis. C: se inserto una prótesis de cabeza femoral del tipo Moore. El implante fue exitoso durante aproximadamente 16 años. D: se realizo la artroplastia total del tipo Charnley, 15 años más tarde todavía era exitosa.. La historia de artroplastia a los largo de todos estos años ha tenido un carácter dinámico, con cambios que han ido mejorando la efectividad de los implantes extendiendo el uso de la artroplastia total de caderas en personas jóvenes. Hoy en día la artroplastia total de cadera se practica en casi todas la provincias del país, y se cuenta con los equipos y personal capacitados, además se cuenta con un juego de implantes desarrollados por el Dr. Álvarez Cambras..

(21) Capítulo 1. 1.10 Mediciones necesarias en el análisis preoperatorio para la artroplastia total de cadera. Las mediciones a realizar se dividen por partes, estas están relacionadas entre sí y muchas dependen unas de otras. Longitud de los miembros inferiores es la primera a realizar y muestra la diferencia de longitudes entre los miembros. Mediciones relacionadas con la cabeza femoral aquí van a estar todas las mediciones que determinaran que el cótilo a utilizar además se hallara entidades anatómicas de gran importancia para futuras mediciones. Mediciones de fémur, esta son posiblemente una de las más importantes de todas la relacionadas en el análisis preoperatorio, aquí se agruparan las encargadas de determinar el centro de rotación del fémur y además servirán de referencia en el futuro posicionamiento del vástago.. 1.11 Funciones matemáticas para realizar estas mediciones. Para realizar estas mediciones se usaran las funciones trigonométricas como la acórcesenos para determinar ángulos: angle_degrees =180-acos (dp/ (length1*length2))*180/pi; Se deberán determinar y proyectar distancias reales sobre una recta, determinar centro de rectas, distancias entre puntos y de puntos a una rectas para lo que usaran la ecuaciones clásicas de la recta: y=mx+n; Distancia entre dos puntos: distancia = sqrt(sum(v1.^2));.

(22) Capítulo 2. Capítulo2 Implementación y desarrollo. 2.1 Introducción En. el presente capitulo se abordara como se dio solución a la problemática. planteada en el Capitulo 1. Para lo cual se desarrollo una herramienta automatizada, que le permitirá al cirujano realizar el análisis preoperatorio. Se mostrar las herramientas que se seleccionaron, fundamentando su uso y la forma en que se diseño la interfaz con la que el usuario va interactuar.. 2.2 Antecedentes Del Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de La Artroplastia Total de Cadera. Para el desarrollo de este software no se conto con ningún antecedentes o otras versiones de software desarrollados en Cuba para el análisis preoperatorio. Por lo que se tuvo que tomar como referencia software desarrollados en el exterior tales como el Mimics 10.01 que se especializa en el trabajo con imágenes TAC, permitiendo a partir de ellas la reconstrucción en 3D de las partes de interés. También se tuvo en cuenta el software HipOpCT_v2.1 y el HipOpRX_v10 que está diseñado con fines más acorde a la problemática planteada.. 2.3 Características del Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de La Artroplastia Total de Cadera. Este software fue diseñado para el uso del personal médico de cualquier hospital, que cuente con los medios y el personal capacitado para la digitalización de radiografía, que desee realizar el análisis preoperatorio del un paciente en el caso de artroplastia total de cadera, además le permitirá realizar análisis que serán de gran utilidad a la hora de determinar que implantes son los más comunes o cuales modelos deben adicionarse a los ya existentes. Entre las características más importantes de este software están:  Cargar una imagen y obtiene un valor escala que se utilizara posteriormente en las mediciones cuantitativas del análisis preoperatorio..

(23) Capítulo 2.  Permite realizar todas las mediciones requeridas por el usuario y visualiza cada paso dado para ello.  Visualiza en pantalla cada paso dado por el cirujano durante el análisis.  De forma automática realiza el trazado de las mediciones una vez que el software tenga la información necesaria.  Guarda el estado actual de trabajo realizado sobre la imagen.  Brinda la posibilidad de importar un implante en especifico y posteriormente permite que este sea posicionado en el lugar que el cirujano considere el indicado.  Exportación de información necesaria para posteriores tomas de decisiones. Esta se divide según las opciones que desee el usuario, en información relativa a las mediciones cuantitativas o información visual la imagen que se muestra en pantalla.  Brinda un manual con información detallada de cada paso que se tome en el análisis.. 2.4 Análisis de requisitos no funcionales para la nueva herramienta Estos requisitos no funcionales, no se asocian a ningún caso de uso en concreto. Pero pueden tener un impacto significativo sobre algunos de estos. Ejemplo de este puede ser el rendimiento, la interfaz, los requerimientos para el diseño físico y de implementación. La herramienta posee los siguientes requisitos no funcionales.  El software se ejecutara sobre la plataforma de Windows..

(24) Capítulo 2.  Se deberá contar con personal calificado para la ejecución de este software o lo resultados podrán no ser confiables.  La plantilla de la imagen que se use debe de tener un tamaño relativo a la características de la maquina sobre la cual se ejecutara el software pues sino el procesamiento de la misma sumamente lento.. 2.5 Modelo general de casos de uso del sistema Los casos de uso permiten determinar más fácilmente los requisitos funcionales con énfasis en el valor que tendrán cada uno en la solución de los problemas planteados. Estos permiten que los analistas piensen en términos de quien o quienes serán los usuarios y que necesidades o problemas de los que presentan tendrán solución con la herramienta que se diseñara. Además posibilita que tanto el cliente como el desarrollador lleguen a un acuerdo sobre los requisitos y las posibilidades reales de solución que se le puede brindar. Este se presentara mediante un solo actor el cirujano ortopédico, que será el encargado de realizar todo el análisis, que interactuara con el sistema. A continuación mostraremos el entorno del sistema..

(25) Capítulo 2. Fig.2.1 Modelo general de casos de uso..

(26) Capítulo 2. Fig.2.2 Modelo de casos de uso para la realizar la medición relacionada con la longitud de los miembros inferiores ..

(27) Capítulo 2. Fig.2.3 Modelo de casos de uso para la realizar la medición relacionada con el cótilo..

(28) Capítulo 2. Fig.2.4 Modelo de casos de uso para la realizar la medición relacio nada con el Fémur.. Fig.2.5 Modelo de casos de uso para la realizar la medición relacionada con el Coeficiente de Pierchon..

(29) Capítulo 2. 2.6 Casos de usos más importantes. Los caso de uso representan la forma en que le usuario interactúa con el software. Por lo que podemos decir que son funcionalidades que el software le brinda al usuario, secuencia de acciones que el sistema llevara a cabo en la medida que este interactúe con él. De lo que podemos deducir que especifican el comportamiento del sistema.. 2.6.1 Caso de uso “Cargar_Imagen”. Este caso de uso permite cargar al usuario una imagen desde cualquier directorio. La forma en que interactúan el actor y el sistema es la siguiente El actor selecciona la opción Abrir en el menú Archivo con un clic. A lo que el sistema responde mostrando una ventana con el directorio en el que se encuentra la aplicación que se está corriendo. Entonces el actor busca la imagen que desea cargar. Una vez realizado esto el sistema toma esa imagen y comienza la segmenta mostrando en la pantalla los pasos fundamentales de este proceso y una vez concluido muestra en pantalla la imagen original y en la casilla identificada como Herramienta muestra el valor que se tomara como escala a partir de ese momento.. 2.6.2 Caso de uso “Realizar_Mediciones”. Este caso de uso visualiza los diferentes tipos de mediciones que se pueden realizar, Longitud_Miembro_Inferior, Cotilo, Fémur, Pierchon. Estos a su vez visualizaran los diferentes pasos a seguir en cada una de las opciones. Se tomara una de esta opciones y se describirá las interacción actor-sistema..

(30) Capítulo 2. 2.6.3 Caso de uso ‘’Calcular_Longitud’’ El actor hace clic sobre la opción Longitud_Miembro_Inferior y el sistema visualiza las pestañas con el nombre y orden de los pasos que se deben seguir para poder obtener el resultado. Estos serán Linea_Biisquiatica, Distancia_T_menor. Una vez que el actor seleccione la primera de las opciones el sistema mostrara en la posición en que se encuentre el mouse una cruz que se moverá junto con el mouse hasta que el actor haga clic, el sistema visualizara el punto marcado, acto seguido el actor marcara otro punto y el sistema trazara un segmento que unirá los dos puntos seleccionados, la opción de marca ya no estará habilitada. El siguiente paso a realizar por el actor será la selección de la opción Distancia_T_menor, a lo que el sistema responderá permitiendo al actor seleccionar otros dos puntos con el mouse, el sistema visualizara los dos puntos y trazara dos rectas continua que unirán eso puntos con la prolongación de la recta anteriormente determina. Calculara la distancia que determina estos nuevos segmentos y el resultado será mostrados en las casillas identificadas como Longitud, según el lado que representen.. 2.6.4 Caso de uso “Guardar_Imagen”. El actor selecciona la opción Guardar que se encuentra en menú Archivo con un clic. A lo que el sistema responde mostrando una ventana que permite al actor seleccionar el directorio en que desea almacenar la imagen que se encuentra en el área de trabajo. El sistema toma el fragmento que representa el área de trabajo y lo convertirá en una imagen acto seguido igualara su tamaño en pixeles al de la imagen originalmente cargada y guardara en la dirección especificada la imagen con la modificaciones a la que fue sometida y establecerá que esa es la imagen sobre la que se visualizaran los futuros implante a seleccionar.. 2.6.5 Caso de uso “Importar_Implante” El actor selecciona esta opción del menú Archivo y el sistema muestra una ventana para que el actor busque la carpeta donde están la imágenes que corresponde al.

(31) Capítulo 2. implante que desea cargar. Después de esto el sistema muestra en el área de trabajo las dos imágenes una sobre otra.. 2.6.6 Caso de uso “Exportar” El actor selecciona la opción del menú Archivo y el sistema muestra otra dos opciones más, Imagen y Reporte. Explicaremos el caso en que el actor decide generar un reporte.. 2.6.7 Caso de uso “Exportar_Reporte” El actor selecciona la opción Reporte mediante un clic. Por lo que el sistema a continuación muestra una ventana con la posibilidad de que el usuario seleccione el directorio donde desea gurda el reporte. Acto seguido el sistema toma los valores de las casillas acordes a lo que representan cada una y comienza a escribir sobre el archivo.. 2.7 Diseño de la interfaz visual. A la hora de diseñar la interfaz visual del software se tuvo en cuenta dos factores. Uno que el usuario al que estaba destinada la herramienta no tenía por qué ser una persona con conocimientos de computación. Dos que la interfaz fuese sencilla, con las funcionalidades necesarias para el análisis. Por ello se tomo la decisión de crear un menú que tuviera todas las opciones que el usuario fuese a necesitar..

(32) Capítulo 2. La barra de menú está formada por los siguientes menús. 1. Menú Abrir Agrupa las opciones de abrir, guarda, importar implantes y exportar tanto un reporte como la imagen que se muestra en el área de trabajo. 2. Menú Ver Están las opciones que activan o desactivan las opciones relacionadas con la traslación o rotación del implante. También visualiza u oculta los resultados del Coeficiente de Pierchon. 3. Menú Herramienta Tiene aquellas opciones en la que se puede auxiliar el cirujano para determinar otro tipo de mediciones que no estén dentro de las mediciones específicas para el análisis preoperatorio. 4. Menú Mediciones.

(33) Capítulo 2. Aquí están agrupas por regiones y nombre todas las mediciones anatómicas que el cirujano necesita. 5. Menú Ayuda Esta opción le muestra al usuario una pestaña que le invita a leer el manual de usuario.. 2.8 Implementación de de las principales funcionalidades del software.. 2.8.1 Implementación de la opción abrir. Para que el sistema permitiera al usuario cargar prácticamente cualquier imagen se tuvo que tener en cuenta los formatos más comunes hoy en día, mat, bmp, png, hdf, jpg, jpeg, pcx, tif, tiff, gif. Por lo que uso la siguiente mascara: mask=['*.mat;*.bmp;*.png;*.hdf;*.jpg;*.jpeg;*.pcx;*.tif;… *.tiff;*.gif'];.. Pero aunque la posibilidad de cargar imágenes de diferentes formatos es de gran utilidad la función fundamental a la hora de cargar es la obtención un valor que sirva de escala para las futuras mediciones que se realizaran y que el valor deberán mostrar los valores en medidas reales no en pixeles. Para ello será necesario determinar la región que determina dentro de la imagen el patrón que se tomo de referencia en este caso fue una moneda de vente centavos con la imagen de nuestro apóstol José Martí, de la cual se conoce su área real.. Para lograr esto se siguen un conjunto de pasos: Paso1: Llevar la imagen cargada que originalmente es RGB, a una imagen en escala de grises..

(34) Capítulo 2. I = rgb2gray(X); %% esta función convertirá la imagen X en una imagen en escala de %%grises y la guardara en I. Este paso no será visualizado al usuario con vista a %%agilizar el proceso de segmentación.. Paso2: Convertir la imagen I que está en escala de grises en una imagen binaria de blanco o negro. Se le pasara un rango. Este es uno de los pasos más importantes pues ya se tendrá aislado el área que representa la moneda. Si se coloco en un lugar en el que no coincida con ninguna estructura ósea u objeto que le haga competencia en cuanto al grado de claridad que refleja la moneda en la imagen. threshold=0.90; %% este será el rango. bw = im2bw(I,threshold); %% convertirá en binaria la imagen I. Este paso facilitara el futuro trabajo con la imagen, los pixeles tendrá solo dos posibles valores 0 o1. Permitiendo.

(35) Capítulo 2. Paso3: Determinamos el borde de la regiones que quedaron. [B,L] = bwboundaries(bw,'noholes'); colores % Display the label matrix and draw each boundary imshow(label2rgb(L, @jet, [.5 .5 .5])); %%muestra las regiones con diferentes pause(3);.

(36) Capítulo 2. %% comienza a bordear las regiones de una en una. for k = 1:length(B) boundary = B{k}; plot(boundary(:,2), boundary(:,1), 'w', 'LineWidth', 2); pause(3); end. Paso4: Se determina de las regiones los parámetros que se utilizaran para determinar el valor escala.. stats = regionprops(L,'Area','Centroid'); %% tomará de cada región el área y el %% centroide.

(37) Capítulo 2. Posteriormente recorrerá cada región para obtener estos parámetros. Solo se determinará si la región determinada tiene un valor de metric mayor que 0.90. Una vez que el área en pixeles de la región representada por la moneda sea hallada mediante una regla de tres se determinara el valor escala.. 2.8.2 Implementación de las opciones relacionadas con las mediciones Las mediciones realizadas sobre la imagen parten todas de la posibilidad que brinda el software de marca mediante el mouse puntos sobre la imagen. Para ilustra esto.

(38) Capítulo 2. tomaremos como ejemplo la medición relacionada con la longitud de los miembros inferiores. En este caso se contara con las funciones: [x1,y1]=ginput(1); %% permite al sistema capturar el evento clic. line([x1. x1],[y1. y1],[0. 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-');. %%. mostrara. en. %%pantalla el punto seleccionado. Esta función permite seleccionar el color, forma y estilo que tendrá el trazado en pantalla. En este caso el punto se mostrara en verde ('Color','g') con forma de cruz ('Marker','+') si fuese línea, seria continua por la opción ('LineStyle','-').. Una vez marcado los puntos necesarios, dos, para el trazado de la línea bisquiática se procederá a su construcción.. line([x1 x2],[y1 y2],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); Posteriormente en el próximo paso, que es determinar con dos puntos más, los trocantes menores. Se determinara la distancia que existe de estos puntos a la línea bisquiática de la que se tendrá su pendiente y el valor de n. La visualización de todos estos pasos se hará mediante las mismas funciones.. 2.8.2.1 Implementación de algunas de las mediciones relacionadas con fémur. Las mediciones relacionadas con el fémur son de todas la mas complejas desde el punto de vista matemático, aquí abordaremos algunas de ellas.. 2.8.2.1.1 Eje diafisiario En esta medición se determinara un eje sobre el fémur que servirá de partida para todas las posteriores mediciones además será una de las referencias visuales en el posicionamiento del vástago. pto1=[x1 y1]; [x1,y1]=ginput(1); line([x1 x1],[y1 y1],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); handles.PtoTx1=x1; handles.PtoTy1=y1; pto2=[x2 y2]; [x2,y2]=ginput(1);.

(39) Capítulo 2. line([x2 x2],[y2 y2],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); line([x1 x2],[y1 y2],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); if x1>x2 aux1=x2; x2=x1; x1=aux1; aux1=y2; y2=y1; y1=aux1; end m1=(y2-y1)/(x2-x1); n1=y1-(m1*x1); valormedio=(x2-x1)/2; ptom1x=x2-valormedio;. ptom1y=m1*ptom1x+n1; line([ptom1x ptom1x],[ptom1y ptom1y],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle','-'); [x3,y3]=ginput(1); line([x3 x3],[y3 y3],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); [x4,y4]=ginput(1); line([x4 x4],[y4 y4],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); if x3>x4 aux2=x4; x4=x3; x3=aux2; aux2=y4; y4=y3; y3=aux2; end line([x3 x4],[y3 y4],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); m2=(y4-y3)/(x4-x3); n2=y4-(m2*x4); valormedio=(x4-x3)/2; ptom2x=x4-valormedio;.

(40) Capítulo 2. ptom2y=m2*ptom2x+n2; line([ptom2x ptom2x],[ptom2y ptom2y],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle',' -'); m3=(ptom2y-ptom1y)/(ptom2x-ptom1x); n3=ptom2y-m3*ptom2x; [x5,y5]=ginput(1); [x6,y6]=ginput(1); if x5>x6 aux3=x6; x6=x5; x5=aux3; aux3=y6; y6=y5; y5=aux3; end x6=(y6-n3)/m3; x5=(y5-n3)/m3; line([x5 x6],[y5 y6],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle','-'); m1=(y6-y5)/(x6-x5); n1=y6-m1*x6; handles.voladizo_n=n1; handles.voladizo_m=m1; handles.Eje_Usado=x5; guidata(hObject,handles);. 2.8.2.1.2 Trocante menor En esta medición se determinara la recta que conjuntamente con la del trocante mayor permitirá hallar la recta que representa el 30 % de la distancia entre esta dos. eje=handles.Eje_Usado; TMY2=handles.TMY2; TMX2=handles.TMX2; if (TMX2>0)&&(eje~=0) m1=handles.voladizo_m; n1=handles.voladizo_n; m=-1/m1; [tx1,ty1]=ginput(1); handles.PtoTmx2=tx1; handles.PtoTmy2=ty1; line([tx1 tx1],[ty1 ty1],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle',' -'); n=ty1-(m*tx1);.

(41) Capítulo 2. ptomedx=(n-n1)/(m-m1); ptomedx=abs(ptomedx); y=m1*ptomedx+n1; line([ptomedx ptomedx],[y y],[0 0],'Color','b','Marker','+','LineStyle',' -'); [tx2,ty2]=ginput(1); ty2=m*tx2+n; line([tx2 tx2],[ty2 ty2],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle','-'); [tx3,ty3]=ginput(1); ty3=m*tx3+n; line([tx3 tx3],[ty3 ty3],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle',' -'); line([tx3 tx2],[ty3 ty2],[0 0],'Color','r','Marker','+','LineStyle',' -'); handles.Tmx1=ptomedx; handles.Tmy1=y; handles.Tm1=m; handles.Tn1=n; Escala=handles.Escala; v1 = [TMX2 - ptomedx, TMY2 - y]; distancia= sqrt(sum(v1.^2)); distancia=(distancia*3)/10; v2 = [ptomedx-ptomedx, TMY2 - y]; dp = dot(v1, v2); length1 = sqrt(sum(v1.^2)); length2 = sqrt(sum(v2.^2)); % obtain the larger angle of intersection in degrees angle_degrees =acos(dp/(length1*length2)); ptox=sin(angle_degrees)*distancia; if m>0 ptox=ptox+ptomedx; else ptox=ptomedx-ptox; end ptoy=m1*ptox+n1; n1=ptoy-(m*ptox); ptox2=tx2; ptoy2=m*ptox2+n1; ptox3=tx3; ptoy3=m*ptox3+n1;.

(42) Capítulo 2. line([ptox2 ptox3],[ptoy2 ptoy3],[0 0],'Color','g','Marker','+','LineStyle','-'); cortical_m=(ptoy3-ptoy2)/(ptox3-ptox2); cortical_n=ptoy3-cortical_m*ptox3; handles.Cortical_n=cortical_n; handles.Cortical_m=cortical_m; handles.Tmx4=ptox3; handles.Tmx5=ptox2; end guidata(hObject,handles);. 2.8.3 Implementación de la opción Guarda. Esta función es la que garantiza que la imagen que se guarda con las mediciones realizadas y la imagen del implante tenga el mismo tamaño. Permitiendo así la adicción de estas dos imágenes en las opciones de traslación y giro. Además posibilita que esta imagen sea guardada en una dirección especificada por el usuario. A continuación describiremos las funciones del Matlab que lo hacen posible.. [f,p] = uiputfile('png'); %% establece el formato de la imagen de salida se eligió %%el formato png por es el que se utiliza en para la digitalización de los %%implantes, pues permite la transparencia. fName = fullfile(p,f); %% permite al usuario determinar un directorio en %%especifico, así como el nombre con el que será almacenada la imagen.. F=getframe(handles.axes1); %% captura un fragmento del área de trabajo en %%este caso la que representa axes1. I=F.cdata; %% en I se guardara la imagen como tal. Con esta función en Matlab se captura el fragmento visible en pantalla que representa el axes1, que es el área de trabajo en el que se visualizaran las imágenes y el trabajo realizado sobre ellas. Esta función tiene el inconveniente de que si el software no está maximizado entonces la imagen guardada solo tendrá una parte de esta, la parte no.

(43) Capítulo 2. visible se perderá. Además el tamaño de la imagen en pixeles puede no ser el mismo que el de la imagen original por lo que no podrá adicionarse en el futuro a la del implante, que tiene siempre el mismo tamaño de la imagen del paciente. Por ello es necesario saber el tamaño de la imagen cargada originalmente, para poder modificar el tamaño de la nueva imagen de manera que coincidan. En Matlab se cuenta con las funciones necesarias:. [mrows,ncols,d1]=size(J); %% esta función halla cual es el tamaño de la %%imagen J, que es la original, en pixeles. En d1 se tiene que tipo de imagen, %%si el resultado es 3 entonces la imagen es RGB.. B = imresize(I,[mrows ncols]); %% está es la encargada de modificar el tamaño de la %%imagen I, para que tenga el mismo tamaño que la original(mrows ncols).. Una vez asegurado que el tamaño sea el mismo se procede a guarda la imagen en el directorio determinado previamente por el usuario.. imwrite(B,fName); %% aquí fName es la dirección, nombre y formato en el que %%la imagen será almacenada, B es la imagen.. 2.8.4 Implementación de la opción Traslación. Esta es un de la funcionalidades que mayor valor le confieren al software pues permite que el implante seleccionado, mediante la opción Importar_Implante, sea posicionado sobre la región que el cirujano considere correcta. Paso este, uno de los más importantes en proceso preoperatorio, no era posible realizarlo con la precisión necesaria y hasta ahora sea hacia de manera manual, basado en la experiencia adquirida por el personal de ortopedia. Esta opción aunque no tiene las facilidades que otros software con el Adobe Photoshop de realizar la traslación mediante el mouse, posee la precisión necesaria para que el análisis visual del implante sea sumamente confiable..

(44) Capítulo 2. Para lograr el efecto visual de que la imagen del implante se estaba trasladando sobre la imagen que representa al paciente, simplemente se adiciono las dos imágenes, a viendo trasladado previamente con los valores especificados por el usuario la del implante. Pero como el cirujano necesitaba también que la imagen rotase, es valor de giro era un factor a tener en cuenta antes de adicionar las imágenes. A continuación veremos como con el Matlab se le dio solución a esta problemática.. Tomaremos como ejemplo la función Traslacion_down, que es la encargada de trasladar la imagen hacia abajo.. Primero tomaremos los valores tanto de traslación como de rotación.. ángulo=handles.valor_giro; %% se obtiene el valor del ángulo con el que esta %%rotada la imagen, si no se ha realizado ningún giro es por defecto cero. traslación=handles.Valor_traslacion; %% se obtiene el valor de traslación.. Debido a que la imagen una vez trasladada pierde la parte no visible sobre el axes1, se trabaja siempre con la imagen original. Por lo que se tiene dos contadores, uno para el Eje X y otro para el Eje Y que se incrementa o decremento según la dirección en que se decide trasladar.. traslacion_EjeY=handles.EjeY; traslacion_EjeX=handles.EjeX; traslacion_EjeY=traslacion_EjeY+traslacion; %%se incrementa el contador en %%el Eje Y lo que significa la imagen se trasladara hacia abajo.. I=imrotate(I,angulo,'bilinear','crop'); %% se rota la imagen. se = translate(strel(1), [traslacion_EjeY traslacion_EjeX]); traslada la imagen %%con los valores especificados de los dos ejes..

(45) Capítulo 2. J = imdilate(I,se); %% dilata la imagen I con las condiciones especificados por los %%elementos de la estructura se.. 2.8.5 Implementación de la opción Giro. Esta es la otra opción vinculada con la traslación y rotación del implante sobre la imagen del paciente. Tiene la característica que el giro de la imagen no se hace sobre un punto en específico sino que se rota la imagen completa según el valor del ángulo de giro especificado por el usuario. La diferencia con respecto a las funciones de traslación es que en esta el contador que se incrementa o decremento es el del ángulo, pero todo lo demás es igual. Es en esta función donde más tiempo se demora el software pues tiene que rotar la imagen, modificando así cada pixel.. ángulo=angulo-valor_giro; %% en este caso decremento el valor del ángulo de %%rotación.. 2.9 Principales dificultades encontradas a la hora implementar la aplicación.  El Matlab es un software funcional, por lo que el trabajo con la interfaces graficas no tiene las facilidades que otro software.  No se pudo diferenciar los clics.  Muchas de las funcionalidades esta diseñadas para el trabajo en 3D y no en 2D.  De la interfaz por defecto del Matlab, que tiene incorporada mucha de las funcionalidades que posteriormente se tuvo que programar para el software, no se tiene acceso a su código.. 2.10 Limitaciones de la aplicación para el usuario.. Aunque. la. aplicación resuelve los problemas fundamentales para el análisis. preoperatorio, no por ello está lejos de tener dificultades. Uno de estos es que las.

(46) Capítulo 2. opciones relacionadas con el trabajo con los implantes no son amenas desde el punto de vistas del cirujano, pues por lo general los usuarios están acostumbrados a realizar estas funciones con la ayuda del mouse, pero esta facilidad tuvo que ser descartada para optimizar el tiempo en que el software realizaba estas operaciones. Las opciones de deshacer no están implementadas por lo que el usuario debe de estar seguro antes de realizar cualquier medición. Una vez que se traslade o gire el implante todo el trabajo realizado sobre la imagen, que no fue previamente guardado se perderá. Si la región determinada por la moneda no está correctamente definida el usuario debe corregir esto manualmente auxiliándose de otro software..

(47) Capítulo 3. Capítulo3 Manual de usuario.. 3.1 Introducción Ortopedia2d es un software desarrollado en La Universidad Central de Las Villas, Marta Abreu, para el análisis preoperatorio en el caso de la artroplastia total de cadera. Todas la mediciones que se realizaran con el objetivo de determina una.

(48) Capítulo 3. distancia dada serán dadas en milímetros y las referentes a ángulos en grados. Para todas ellas se hará uso del evento clic para la selección de los puntos necesarios. Está diseñado acorde a los requerimientos especificados por el personal del departamento de cirugía ortopédica del hospital Arnaldo Milian. Permitiendo al cirujano decidir correctamente todos los parámetros necesarios a la hora de realizar la intervención quirúrgica.. 3.2 Menú Archivo El Menú Archivo cuenta con las opciones para el cargado e importación de implantes así como la posibilidad de generar reportes o exportar imágenes. Pero para que esto sea posible se debe partir de una imagen digitalizada de la radiografía. Para la digitalización se puede contar con varios medios como el escáner o una cámara fotográfica.. Escáner El escáner debe tener la suficiente potencia como para que la imagen permita a los cirujanos distinguir las referencias anatómicas que serán objeto de análisis. Además se debe tener en cuenta el tamaño del mismo para evitar recortes de la imagen.. Cámara fotográfica El uso de la cámara fotográfica lleva consigo. un conjunto de limitantes que. complican el proceso de digitalización. Ante todo se debe determina la distancia a la que se debe tomar la foto y no usar el zoom óptico que posee la cámara sin importar que tipo de cámara sea. Esta distancia deberá ser la misma para todas.

(49) Capítulo 3. la digitalizaciones que realicen después. Se debe tener especial cuidado con la distancia focal a la se tire la foto pues aunque no afectara el resultado de las mediciones posteriores sin imposibilitara el uso de los implante ya digitalizados obligando a realizar el trabajo de digitalización con los implante nuevamente.. Uso del Adobe Photoshop. Una vez digitalizada la imagen en el caso de que use la cámara fotográfica se deberá hacer uso del Adobe Photoshop para llevarlas todas la imágenes a un tipo y tamaño. Las imágenes que trabajaremos en esta primera versión tendrán las siguientes características:.

(50) Capítulo 3. Tamaño en pixeles Anchura 1530 Altura. 1250. Tamaño en pulgadas Anchura 17 Altura. 14. Proporcion 90 pixeles/pulgadas Ademas la imagen sera RGB de 8-bit.

(51) Capítulo 3. Una vez expecificado estas caracteristicas la imagen sera guardada como png.. 3.2.1 Abrir Es la opcion con la que cargaremos la imagen. Durante este proceso se realizara la segmentacion de la imagen si el borde de la moneda no se delimita perfectamente como una circunferencia o el valor que se muestra en su centro no es mayor o igual a 0.90 entonces no se podra contar con una escala confiable para llevar a cabo las mediciones cuantitativas(fig 2).. Fig. 1.

(52) Capítulo 3. Fig. 2. 3.2.2 Guardar Es la opción previa a la hora de importar un implante. Ante de importa un implantes es necesario antes haber guardado la imagen que esta sobre el área de trabajo, para esto el software debe estar maximizado. Este proceso tomara algo de tiempo pues se está procesando la imagen a guardar llevándola al tamaño correcto..

(53) Capítulo 3. Fig. 3. 3.2.3 Importar _Implante. Con esta opción se importa el ímplate que es una imagen que se superpondrá sobre la imagen previamente guardada. Esta será selecciona de una carpeta donde estarán la imágenes correspondientes según el lado que se está analizando izquierdo o derecho y con qué medio se realizo un escáner o cámara fotográfica. Pero antes de poder realizar este proceso se debe tener digitalizado ese implante. Para eso previamente se tomara una radiografía de todos implantes con las mismas características que se toman las de los paciente, la digitalización de la misma marcara la característica con que serán digitalizadas las imágenes de los pacientes posteriormente (ver menú Abrir). Si lo que se quiere visualalizar es el.

(54) Capítulo 3. contorno el Adode Photoswop tiene la opciones necesarias para ello. El grosor en pixeles del contorno lo debe decidir el cirujano así como su posición (dentro, centro, fuera). El implante quedar en el centro de la anterior imagen. Este software guarda los desplazamientos realizados con el implante anterior si se cargo más de uno por lo que cuando se traslade la imagen por primera este tomara aproximadamente la posición que tenía el anterior lo que ahorra el trabajo.. Fig. 4. 3.2.4 Exportar.

(55) Capítulo 3. Esta es la es la opción que le permitirá exporta la imagen con las mediciones realizadas sobre ella o generar un reporte con las mediciones cuantitativas, además del valor de la escala con el que se trabajo. 3.2.4.1 Imagen Permite exporta la imagen con tres formatos diferentes: PNG, JPG, BMP.. Fig. 5.

(56) Capítulo 3. 3.2.4.2 Reporte Generara un reporte en un archivo txt. Esta opción guarda los datos de las mediciones cuantitativas.. Fig. 6. 3.3 Menú Ver En esta opción se podrá visualizar la herramientas con las que se podrá trasladar o rotar el implante una vez que ha sido cargado. También se mostraran los resultados relativos al Coeficiente de Pierchon..

(57) Capítulo 3. 3.3.1 Translación. Es activada con la opción Activar y si que quiere ocultar se elige entonces desactivar, aunque por defecto una vez que se inicializa el software aparece activada.. Fig. 7. Esta opción le permitirá trasladar la imagen del implante hasta la posición deseada para ello insertara un valor en la casilla edit que por defecto tendrá el valor 20 pero este podrá ser cambiado, cada vez que este sea modificado tendrá que presionar la teclea Enter o Intro según sea el tecleado. Los botones con las flechas dan la dirección hacia la que se desplazara la imagen..

(58) Capítulo 3. Fig. 8. 3.3.2 Girar Al igual que en el caso de la traslación tiene la posibilidad ser acti vada o desactivada aunque también por defecto aparece activada. Es la función encargada de rota la imagen, el giro se realiza con respecto al centro de la imagen del implante. El valor del ángulo de rotación se introduce en la casilla edit que tendrá el valor 5 por defecto y de igual manera a como se hacía con el valor de traslación se debe presionar la teclea Enter. A los lados de la casilla edit se encuentran los botones que darán el sentido de rotación del implante. En el ejemplo que se ilustrara en la siguiente Figura el valor del ángulo con el que se roto la imagen fue de 10 grado, antes de se había posicionado el implante con la opción de traslación..

(59) Capítulo 3. Con respecto a las opciones de traslación y rotación se debe decir que una vez que un implante sea posicionado y se vea que este no es el debe usarse y se desee cargar otro, los valores de traslación y rotación se guardan de forma que con tan solo presionar cualquier botón de la opción traslación este nuevo implante tomara la posición del anterior implante lo que facilitara posicionar el nuevo implante.. Fig. 9. 3.3.3 Coeficiente_Pierchon Permite visualizar los resultados del Coeficiente de Pierchon que serán obtenidos en otra pestaña que será tratada en la parte que se dedicara las opciones de mediciones. Estas casillas, que almacenaran estos valores están vacías por defecto. La que tiene delante la etiqueta a/A tendrá el resultado de este coeficiente cuando sea calculado con la pestaña Recta_a_A que estará dentro de Mediciones->Pierchon, lo.

(60) Capítulo 3. mismo ocurre con la casilla identificada con la etiqueta b/B solo que ese resultado se obtendrá en Mediciones->Pierchon. Como en los demás casos, traslación y giro, aparecerá visible, pero en caso de que no se desee calcular el Coeficiente de Pierchon este podrá ser desactivado.. Fig. 10. 3.4 Menú Herramienta En el menú Herramientas estarán presentes un conjunto de opciones que no forman parte de las mediciones relacionadas con las referencias anatómica. Podrá contar con posibilidad de determinar un ángulo cualquiera o conocer la distancia que.

(61) Capítulo 3. existe entre dos puntos. Otra de las facilidades es que se podrá determinar un escalado de forma manual.. Fig. 11. 3.4.1 Angulo Se deben seleccionar tres puntos de los cuales el segundo será el vértice. de. dicho ángulo. El resultado se mostrara en el vértice, también la casilla identificada con la etiqueta Herramienta y tendrá la aproximación de un lugar después de la coma..

(62) Capítulo 3. Fig. 12. 3.4.2 Distancia_ptos Mostrara en la casilla identificada como Herramienta la distancia que hay entre los dos putos seleccionados también en el punto medio de la recta formada ellos se visualizara la distancia con una exactitud de un lugar después de la coma. En el ejemplo la medición esta encerrada dentro de un circulo y dando la distancia desde el trocante menor hasta el punto donde se realizara el corte de la cabeza femoral..

(63) Capítulo 3. Fig. 13. 3.4.3 Escalado En esta opción se tendrán las posibilidades de modificar la escala que se utilizara en las mediciones u obtener una en caso de que la segmentación no pudo determinarlo. Estas son de formas diferentes mediante la determinación de un segmento o la introducción de un valor.. 3.4.3.1 Escalado_Manual Se determina a partir de un segmento determina por dos puntos sobre el borde de la moneda y debe aproximarse lo mayor posible. Este método no exacto, estará acorde a que tan cercano esta la recta al diámetro de la moneda. Una vez visualizada la línea, en el ejemplo línea verde en el extremo superior derecho de la placa, en la casilla identificada por la etiqueta Herramienta se mostrara la escala con la se trabajara a partir de ahora..

(64) Capítulo 3. Fig. 14. 3.4.3.2 Introducir_Escala. Toma el valor que se encuentra en la casilla Herramienta, previamente a esto se debe haber introducido un valor, como escala. Esta opción es muy útil en el caso de que previamente se tenga un reporte de otros casos en el que se hayan utilizado la misma distancia focal o usado un escáner y la calidad de la placa no se la adecuada para que en el proceso de segmentación de la imagen se pueda obtener una escala distinta de cero, que es su valor por defecto. Bajo ningún concepto se debe utilizar esta opción una vez que se ha comenzado el análisis con una escala determinada. Si no se tiene ningún caso que sirva de referencia y no es posible obtener la escala, se recomienda en primer lugar si se posee los conocimientos necesarios usar el Adode Photoshow para resaltar en blanco la región determinada por la moneda, pero si no es el caso entonces no quedara más remedio que repetir la radiografía. Esta última opción.

(65) Capítulo 3. no es la mejor pues se estará sometiendo al paciente a dosis innecesarias de radiación, siendo responsabilidad del técnico en radiología y del personal encargado del proceso de digitalización, que la moneda salga con los requerimientos necesarios.. Fig. 15. 3.5 Menú Mediciones En él estarán presentes todas las mediciones necesarias en el análisis preoperatorio, tanto. las cuantitativas como las cualitativas. Estas están. organizadas por zonas, Longitud_Miembro_Inferior, Cotilo, Fémur, y tienen un orden dado por la dependencia o lógica en que deben realizarse. Importante esto pues en caso de que se realice una medición que dependa de otra, esta no hará nada en espera de los datos que necesita de la otra. Todas estas referencias.

(66) Capítulo 3. anatómicas serán visualizadas y las que brinden resultados estos serán mostrados en casillas que estarán identifica con sus nombres o partes de ellos.. Fig. 116. 3.5.1 Log_Miembro_Inferior. 3.5.1.1 Linea_Biisquiatica Esta línea está formada por dos que serán marcados en los bordes de las ramas Isquiopubianas. Esta medición servirá de referencia y es obligatorio para poder obtener la longitud de los miembros inferiores..

(67) Capítulo 3. Fig. 17. 3.5.1.2 Distancia_T_Menor Es la distancia que hay desde la línea bisquiática a los trocantes menores estos resultados se mostraran en la casilla identificada por Longitud. Si antes no se realizo el trazado de línea bisquiática entonces no permita marco con el mouse los puntos representados por los trocantes menores..

(68) Capítulo 3. Fig. 18. 3.5.2 Cotilo Aquí estarán agrupadas todas la opciones relacionadas con el cótilo, algunas de estas opciones no necesitan la selección de puntos sobre la imagen.. 3.5.2.1 Linea_U Es determinada por los puntos en U.. 3.5.2.1.1 Ptos_U Línea que une los puntos en U. Es la medición más importante de todas las que se realizaran para el análisis del cótilo pues de ella dependen casi todas las demás..

(69) Capítulo 3. Fig. 19. 3.5.2.2 Linea_Koller Está formada por dos puntos es independiente de cualquier otra entidad por lo que puede trazarse en cualquier momento y no altera o impide que el análisis continúe..

(70) Capítulo 3. Fig. 20. 3.5.2.3 Indice_Acetabular Es el ángulo que determinan los puntos en U, el borde superior externo del acetábulo y la horizontal. Como el punto en U ya fue determina en pasos anteriores solo será necesario marca el borde superior.. 3.5.2.3.1 Ptos_BSEAH Se marca el borde superior del acetábulo. Esta medición es cuantitativa por lo que el resultado se mostrara en la casilla identificada como Acetabular..

(71) Capítulo 3. Fig. 21. 3.5.2.4 Diametro_Cotilo Tiene las opciones de determinar el diámetro izquierdo o derecho. Pero antes se debe ver qué índice acetabular ha sido calculado y acorde a ello seleccionar la opción correcta.. 3.5.2.4.1 Izquierdo.

(72) Capítulo 3. Fig. 22.

(73) Capítulo 3. 3.5.2.4.2 Derecho. Fig. 23. 3.5.2.5 Centro_ Rotación. 3.5.2.5.1 C_R_Pelvis_Izquierdo Marcara un punto en el centro de línea formada por el diámetro del cótilo izquierdo..

(74) Capítulo 3. Fig. 24. 3.5.2.5.2 C_R_Pelvis_Derecho. Marcara un punto en el centro de línea formada por el diámetro del cótilo derecho. 3.5.3 Fémur En esta pestaña estarán agrupadas todas las mediciones relacionadas con el fémur..

(75) Capítulo 3. Fig. 25. 3.5.3.1 Eje_Diafisario Es la línea que pasa por el centro del fémur para ello se trazaran dos rectas compuesta por puntos marcados sobre el borde del fémur. Una vez trazadadas estas dos rectas se marcaran dos puntos más para determinar la longitud del eje que se mostrara..